JP6694945B2 - マイクロサンプリング装置 - Google Patents

Description

本発明は、サンプリング装置に関し、特にマイクロサンプリング装置に関するものである。

現在、自動化されたバイオアッセイ装置は、特定の試薬収容槽から定量的な標的試薬を取り出して他の反応槽に移すことができる。このサンプリング工程は、全体の生化学反応において最も重要な手順である。従来の大型装置は、通常、３軸ロボットアーム及び精密ピペッター（ｐｉｐｅｔｔｏｒ）を採用して上述したサンプリング工程を実行する。しかし、大型装置の体積が大きすぎるため、現場検査（又はベッドサイド検査（Ｐｏｉｎｔ ｏｆ Ｃａｒｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ、ＰＯＣＴ））には適用できない。また、試薬槽及び液の移動処理が開放状態で行われるため、サンプルが汚染されている可能性があり、偽陽性又は偽陰性の検査結果を得る可能性がある。

既存のマイクロチャンネルサンプリング装置は、分注（ｄｉｓｐｅｎｓｉｎｇ）するために定量のサンプリング（ｓａｍｐｌｉｎｇ）を正確に行うことができ、主に電気制御と物理制御とに分ける。

電気制御サンプリング装置は、試験サンプル中の液体又は試験粒子が分極可能である場合、試験サンプルが分極されて電気泳動又は誘電泳動力を生じ、定量サンプルを正確に採取するのに適用される。電気制御サンプリング装置は、主にＤＮＡ／ＲＮＡの電気泳動分析に使用される。しかし、電気制御サンプリング装置のサンプルは、高い電場の変化に耐えるとともに分極される必要があるので、特定のサンプルのみに適用される。また、電気制御工程は、サンプル成分を正確に制御する必要があるが、臨床サンプルの組成比を正確に制御することが困難であるため、あまり適用されない。

物理制御サンプリング装置は、機械的構造（パイプ）及び物理制御（ガス又はメカニカルプッシュ）を利用して、定量サンプルを正確に採取することができる。物理制御サンプリング装置は、現在、よく用いられている。しかしながら、物理制御サンプリング装置の多くは、同時に単一のサンプリング及び分注工程のみを行うことができるため、大量サンプリングにはあまり適用されない。

以上に鑑みて、本発明の発明者は、研究と理論の使用とによって有効に上記の問題を解決することは、本発明者の改良の目標となっている。

本発明の目的は、自己駆動型マイクロサンプリング装置を提供することにある。

本発明に係るマイクロサンプリング装置は、フレームを含むマイクロサンプリング装置であって、前記フレーム内には、サンプルチャンバと、連通路と、抵抗溝とが形成され、前記フレームには、出力ジョイントが配置されており、前記連通路には、少なくとも１つのサンプリングチャンバが形成されるように、少なくとも一箇所から分岐が延びており、前記連通路は、前記サンプルチャンバに連通し、前記サンプルチャンバより低く配置され、前記抵抗溝は、一端が前記サンプリングチャンバに連通し、他端が前記出力ジョイントに連通し、少なくとも一箇所に不連続な形状変化が形成される。

本発明に係るマイクロサンプリング装置において、抵抗溝は、少なくとも一箇所に不連続な深さ変化、不連続な幅変化、又は不連続な折り返しが形成される。記抵抗溝は、連通路より高く配置される。

本発明に係るマイクロサンプリング装置において、連通路は、他端が回収チャンバに連通し、回収チャンバは、負圧源又は外部環境に連通している。サンプルチャンバは、サンプル液を所定液位まで収容し、回収チャンバは、連通路に連通する、所定液位より高い位置に設けられる入口を有する。

本発明に係るマイクロサンプリング装置において、出力ジョイントは、試験管内に挿入され接続され、試験管は、負圧源又は外部環境に連通している。

本発明に係るマイクロサンプリング装置において、出力ジョイントには、バイパス通路が形成される。出力ジョイントは、試験管内に挿入され接続され、試験管は、バイパス通路を介して外部環境に連通し、連通路は、正圧源に連通している。フレームに嵌合するアダプタープレートを有し、アダプタープレート内には、外部環境とバイパス通路との間に介在して連通するアダプターパイプが設けられる。出力ジョイントは、試験管内に挿入され接続され、試験管は、バイパス通路を介して負圧源に連通している。フレームに嵌合するアダプタープレートを有し、アダプタープレート内には、負圧源とバイパス通路との間に介在して連通するアダプターパイプが設けられる。

本発明に係るマイクロサンプリング装置において、アダプタープレートは、抵抗溝を覆い閉じる。連通路には、連通路に沿って配置される複数のサンプリングチャンバが形成され、フレーム上には、複数のサンプリングチャンバにそれぞれ連通する複数の抵抗溝が形成され、各サンプリングチャンバに連通する抵抗溝の長さが、サンプルチャンバにより近い他のサンプリングチャンバに連通する他の抵抗溝の長さ以下である。

本発明のマイクロサンプリング装置によれば、サンプルチャンバとサンプリングチャンバとの間の高度差により、サンプルチャンバ内のサンプル液は、自重でサンプリングチャンバに流入することができる。また、サンプリングチャンバに連通する抵抗溝がサンプル液の自重に抵抗する抵抗を提供することで、サンプリングチャンバ内に所定の需要量のサンプル液を保留することができる。これにより、本発明のマイクロサンプリング装置は、サンプルチャンバからサンプリングチャンバにサンプル液を流入させるための別途の圧力源を必要としない。

本発明によるマイクロサンプリング装置を示す概略斜視図である。 本発明によるマイクロサンプリング装置を示す概略斜視図である。 本発明によるマイクロサンプリング装置を示す概略斜視図である。 図３のＡの拡大図である。 本発明によるマイクロサンプリング装置を示す要部断面図である。 図５のＢの拡大図である。 本発明によるマイクロサンプリング装置の使用状態を示す概略図である。 本発明によるマイクロサンプリング装置の使用状態を示す概略図である。 本発明によるマイクロサンプリング装置の使用状態を示す概略図である。 本発明によるマイクロサンプリング装置の使用状態を示す概略図である。 本発明によるマイクロサンプリング装置の使用状態を示す概略図である。 本発明によるマイクロサンプリング装置の使用状態を示す概略図である。 本発明によるマイクロサンプリング装置の他の使用状態を示す概略図である。 本発明によるマイクロサンプリング装置の別の使用状態を示す概略図である。

図１〜図３を参照すると、本発明の好適な実施形態によるマイクロサンプリング装置は、フレーム１００とアダプタープレート２００とを含む。

図４〜図８を参照すると、本実施形態において、フレーム１００には、水平に配置される水平梁１１０と、水平梁１１０の両端から上方に延びて直立配置される２本の立柱１２０ａ及び立柱１２０ｂとが形成されることが好ましい。フレーム１００の一方の立柱１２０ａは、中空であり、サンプル液１０を注入するためのサンプルチャンバ１２１ａを形成し、その中に収容されるサンプル液１０の液位は、所定液位１２２ａ以下である。フレーム１００の他方の立柱１２０ｂは、中空であり、回収チャンバ１２１ｂを形成し、回収チャンバ１２１ｂは、負圧源２０ａに連通していることが好ましい。

連通路１１１は、水平梁１１０内に形成されているため、サンプルチャンバ１２１ａより低く配置されている。連通路１１１は、水平梁１１０の長手方向に延びており、一端がサンプルチャンバ１２１ａの下端に連通している。連通路１１１は、水平に延びていてもよく、サンプルチャンバ１２１ａから水平梁１１０の他端に向かって下方に傾斜して延びていてもよい。連通路１１１の他端は、回収チャンバ１２１ｂの上端に連通している。回収チャンバ１２１ｂの上端には入口１２２ｂが設けられ、入口１２２ｂは、サンプルチャンバ１２１ａの所定液位１２２ａより高く配置される。回収チャンバ１２１ｂが位置する立柱１２０ｂ内には、案内路１２３ｂがさらに設けられる。案内路１２３ｂは、連通路１１１と回収チャンバ１２１ｂの入口１２２ｂとの間に介在して連通している。そのため、負圧源２０ａが作動していない場合には、サンプルチャンバ１２１ａ内のサンプル液１０は、自重のみによっては回収チャンバ１２１ｂに流入することができない。

連通路１１１には、少なくとも１つのサンプリングチャンバ１１２が形成されるように、少なくとも一箇所から分岐が延びている。本実施形態では、連通路１１１には、同じ基本構造及び機能を有する複数のサンプリングチャンバ１１２が形成される。サンプリングチャンバ１１２は、連通路１１１に沿って配列されている。また、サンプリングチャンバ１１２は、連通路１１１より低く配置されているので、サンプルチャンバ１２１ａ内のサンプル液１０を自重で連通路１１１を介して各サンプリングチャンバ１１２を満たすことができる。各サンプリングチャンバ１１２のサイズは、サンプリングの需要量に基づいて構成されている。

フレーム１００上には、少なくとも１つの抵抗溝１３０が形成される。本実施形態では、水平梁１１０の頂面は、上記サンプリングチャンバ１１２に対応する複数の抵抗溝１３０が形成されるように凹状に形成される。各抵抗溝１３０は、互いに連通せずに分離して配置される。各抵抗溝１３０は、それぞれ一端が対応するサンプリングチャンバ１１２に連通し、これらの抵抗溝１３０は、サンプリングチャンバ１１２に対応して水平梁１１０の連通路１１１に沿って配列される。各抵抗溝１３０は、連通路１１１より高く配置されることが好ましいが、本発明はこれに限定されない。各抵抗溝１３０は、それぞれ他端が対応する出力ジョイント１４０に連通している。本実施形態では、各出力ジョイント１４０は、水平梁１１０の底面に下方に突出して配置されることが好ましい。また、各サンプリングチャンバ１１２に連通する抵抗溝１３０の長さが、サンプルチャンバ１２１ａにより近い他のサンプリングチャンバ１１２に連通する他の抵抗溝１３０の長さ以下である。サンプル液１０が連通路１１１を通過する過程において、連通路１１１及び各抵抗溝１３０に生じる流体抵抗によってサンプル液１０の自重が徐々に低下する。したがって、より小さい流体抵抗を生じるように連通路１１１の末端でより短い抵抗溝１３０を配置することにより、サンプル液１０が連通路１１１の末端のサンプリングチャンバ１１２を満たすことを確保することができる。

各抵抗溝１３０において、少なくとも一箇所に不連続な形状変化が形成される。本実施形態では、上述した不連続な形状変化は、不連続な深さ変化、不連続な幅変化、又は不連続な折り返しが形成されてもよい。抵抗溝１３０の不連続な形状変化によってサンプリングチャンバ１１２内のサンプル液１０に対して流体抵抗を生じることにより、サンプルチャンバ１２１ａ内に収容されるサンプル液１０によって生じる重力に抵抗する。

各出力ジョイント１４０は、それぞれ試験管３００内に挿入され接続される。各試験管３００は、それぞれ負圧源２０ｂに連通して、各サンプリングチャンバ１１２内のサンプル液１０を採取する。本実施形態では、各出力ジョイント１４０の外側にはバイパス通路１４１が形成され、バイパス通路１４１は、パイプ又は溝であってもよく、本実施形態において溝であることが好ましい。試験管３００が出力ジョイント１４０を嵌合する場合、試験管３００の内壁がバイパス通路１４１を閉じてパイプとなり、試験管３００がバイパス通路１４１を介して負圧源２０ｂに連通する。

図１〜図３を参照すると、アダプタープレート２００内にはアダプターパイプ２１０が設けられ、アダプターパイプ２１０は、負圧源２０ｂとバイパス通路１４１との間に介在して連通する。本実施形態では、アダプタープレート２００は、立柱１２０ａと立柱１２０ｂとの間に嵌設され、水平梁１１０に貼り付けられ、各抵抗溝１３０を覆い閉じる。

図７〜図９を参照すると、本発明のマイクロサンプリング装置を使用する場合には、まずサンプルチャンバ１２１ａ内にサンプル液１０を注入し、サンプル液１０の液面は、サンプルチャンバ１２１ａの所定液位１２２ａ以下である。次に、サンプルチャンバ１２１ａと連通路１１１との間の高度差によって、サンプルチャンバ１２１ａ内のサンプル液１０は、自重によって連通路１１１に流入し、連通路１１１に沿って回収チャンバ１２１ｂに向かって流れる。

図９及び図１０を参照すると、連通路１１１とサンプリングチャンバ１１２との間の高度差により、連通路１１１内のサンプル液１０が自重で各サンプリングチャンバ１１２に流入する。また、各抵抗溝１３０によって生じる流体抵抗は、対応する各サンプリングチャンバ１１２内のサンプル液１０に印加されて、サンプル液１０の重力に抵抗することで、サンプリングチャンバ１１２内に所定の需要量のサンプル液１０を保留することができる。

図１０及び図１１を参照すると、連通路１１１内のサンプル液１０は、回収チャンバ１２１ｂに連通する負圧源２０ａによって連通路１１１の両端間に圧力差が生じることにより、回収チャンバ１２１ｂに流入するように駆動される。

図１２を参照すると、試験管３００に連通する負圧源２０ｂによって各サンプリングチャンバ１１２内のサンプル液１０を各試験管３００に流させることにより、サンプリングが完了する。図１３を参照すると、サンプル液１０を出力する他の実施形態では、サンプルチャンバ１２１ａを介して連通路１１１を正圧源３０ａに連通し、各出力ジョイント１４０のバイパス通路１４１が外部環境に連通している。試験管３００は、バイパス通路１４１及びアダプタープレート２００内のアダプターパイプ２１０を介して外部環境に連通することが好ましい。正圧源３０ａによって各試験管３００に各サンプリングチャンバ１１２内のサンプル液１０を流入させることにより、サンプリングが完了する。

図１４を参照すると、サンプル液１０を出力する別の実施形態では、回収チャンバ１２１ｂを介して連通路１１１を正圧源３０ｂに連通し、各出力ジョイント１４０のバイパス通路１４１が外部環境に連通している。試験管３００は、バイパス通路１４１及びアダプタープレート２００内のアダプターパイプ２１０を介して外部環境に連通することが好ましい。正圧源３０ｂによって各試験管３００に各サンプリングチャンバ１１２内のサンプル液１０を流入させることにより、サンプリングが完了する。

本発明のマイクロサンプリング装置では、サンプルチャンバ１２１ａとサンプリングチャンバ１１２との間の高度差により、サンプルチャンバ１２１ａ内のサンプル液１０は、自重でサンプリングチャンバ１１２に流入することができる。また、サンプリングチャンバ１１２に連通する抵抗溝１３０がサンプル液１０の自重に抵抗する抵抗を提供することで、サンプリングチャンバ１１２内に所定の需要量のサンプル液１０を正確に保留することができる。したがって、本発明のマイクロサンプリング装置は、サンプルチャンバ１２１ａからサンプリングチャンバ１１２にサンプル液１０を流入させるための別途の圧力源を必要としない。本発明のマイクロサンプリング装置では、圧力源は、サンプリングに使用することなく、残りのサンプル液１０を回収したり、採取されたサンプル液１０を出力したりするためにのみ用いられるので、精密に制御される必要がない。これにより、マイクロサンプリング装置の構造を簡素化することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。また、本発明の内容を応用してなされる等価な変更は、すべて本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

１０ サンプル液
２０ａ、２０ｂ 負圧源
３０ａ、３０ｂ 正圧源
１００ フレーム
１１０ 水平梁
１１１ 連通路
１１２ サンプリングチャンバ
１２０ａ、１２０ｂ 立柱
１２１ａ サンプルチャンバ
１２２ａ 所定液位
１２１ｂ 回収チャンバ
１２２ｂ 入口
１２３ｂ 案内路
１３０ 抵抗溝
１４０ 出力ジョイント
１４１ バイパス通路
２００ アダプタープレート
２１０ アダプターパイプ
３００ 試験管

Claims (15)

1. フレームを含むマイクロサンプリング装置であって、
   前記フレーム内には、サンプルチャンバと、連通路と、抵抗溝とが形成され、
   前記フレームには、出力ジョイントが配置されており、
   前記連通路には、少なくとも１つのサンプリングチャンバが形成されるように、少なくとも一箇所から分岐が延びており、
   前記連通路は、前記サンプルチャンバに連通し、前記サンプルチャンバより低く配置され、
   前記抵抗溝は、一端が前記サンプリングチャンバに連通し、他端が前記出力ジョイントに連通し、少なくとも一箇所に不連続な形状変化が形成されることを特徴とするマイクロサンプリング装置。
2. 前記抵抗溝は、少なくとも一箇所に不連続な深さ変化、不連続な幅変化、又は不連続な折り返しが形成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロサンプリング装置。
3. 前記抵抗溝は、前記連通路より高く配置されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロサンプリング装置。
4. 前記連通路は、他端が回収チャンバに連通していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロサンプリング装置。
5. 前記回収チャンバは、負圧源又は外部環境に連通していることを特徴とする請求項４に記載のマイクロサンプリング装置。
6. 前記サンプルチャンバは、サンプル液を所定液位まで収容し、
   前記回収チャンバは、前記連通路に連通する、前記所定液位より高い位置に設けられる入口を有することを特徴とする請求項４に記載のマイクロサンプリング装置。
7. 前記出力ジョイントは、試験管内に挿入され接続されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロサンプリング装置。
8. 前記試験管は、負圧源又は外部環境に連通していることを特徴とする請求項７に記載のマイクロサンプリング装置。
9. 前記出力ジョイントには、バイパス通路が形成されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロサンプリング装置。
10. 前記出力ジョイントは、試験管に挿入され接続され、
    前記試験管は、前記バイパス通路を介して外部環境に連通し、前記連通路は、正圧源に連通していることを特徴とする請求項９に記載のマイクロサンプリング装置。
11. 前記フレームに嵌合するアダプタープレートを有し、
    前記アダプタープレート内には、外部環境と前記バイパス通路との間に介在して連通するアダプターパイプが設けられることを特徴とする請求項１０に記載のマイクロサンプリング装置。
12. 前記出力ジョイントは、試験管内に挿入され接続され、
    前記試験管は、前記バイパス通路を介して負圧源に連通していることを特徴とする請求
    項９ に記載のマイクロサンプリング装置。
13. 前記フレームに嵌合するアダプタープレートを有し、
    前記アダプタープレート内には、前記負圧源と前記バイパス通路との間に介在して連通するアダプターパイプが設けられることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロサンプリング装置。
14. 前記アダプタープレートは、前記抵抗溝を覆い閉じることを特徴とする請求項１１又は請求項１３のいずれか一項に記載のマイクロサンプリング装置。
15. 前記連通路には、前記連通路に沿って配置される複数の前記サンプリングチャンバが形成され、
    前記フレーム上には、各前記サンプリングチャンバにそれぞれ連通する複数の前記抵抗溝が形成され、
    各前記サンプリングチャンバに連通する前記抵抗溝の長さが、前記サンプルチャンバにより近い他の前記サンプリングチャンバに連通する他の前記抵抗溝の長さ以下であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロサンプリング装置。